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向着地心前进

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人们为地下城建起公园和广场,甚至引入“阳光”,试图告诉自己依然生活在地面。

1863年1月10日,伦敦“大都会地区铁路”建成运营,成为世界上第一条地铁。从此,现代城市正式开始向地下空间发展。依据国际经验,一个国家的人均GDP超过1000美元就可启动城市轨道交通,达到3000美元就是城市轨道交通快速发展的时期;而超过了10000美元,就到了地下空间的快速发展时期。在城市空间资源日趋紧张的情形下,地下空间的开发不仅是为城市拓展提供了新的维度,更是一种必然的趋势。

加拿大蒙特利尔地下城有全长30公里的步行系统,美国波士顿耗时16年建成了城市地下高速公路。2011年,北京的大地也开始沸腾。2010年12月,北京市在向市民公开征求意见的治堵方案中,已经提出“规划建设核心区南北地下快速通道,2011年开工建设西二环、东二环等地下快速通道工程”,与此同时,丰台的丽泽商务区计划建设230万平方米的6层地下空间,通州新城核心区规划了210万平方米的4层地下空间。从早期的民防工程到今天交通、商业的运用,地下空间正在成为都市的第二张面孔。

人们为地下城建起公园和广场,甚至引入“阳光”,试图告诉自己依然生活在地面,或者在某一时刻,我们分不清楚这是地上还是地下,或者在某一个未来,我们还会真的生活在地下,就像一个相声段子说的,我在负18层有套公寓,还是跃层的,对,向下跃的。

向着地心前进,你准备好了吗?

1863伦敦地铁

1856年开始修建,1863年1月10日正式投入运营,大都会线全长76公里,是世界上第一条地铁。当时伦敦人口密集,道路较窄,车马混行,已经出现交通拥挤、环境恶化等城市病,所以决定修建地铁。图中的贝克街站在1863年随着大都会线开通而启用,现伦敦地铁的贝克鲁线、环线、汉默史密斯及城市线、银禧线也在此交会,成为伦敦月台最多的地铁站,不过令观光客更为熟知的是,柯南・道尔笔下的神探福尔摩斯就住在这地铁站附近。

19 世纪中期

巴黎下水道系统

1851年,工程师欧仁尼-贝尔格兰利用巴黎东南高、西北低的地势特点,设计了将雨水等废水排到郊外的方案。他还在小下水道中设计建造了蓄水池,利用蓄水池的水增强冲刷效应,避免下水道堵塞。到1878年时,巴黎就已拥有了长达600公里的地下水道网。现在,巴黎的下水道已经成为著名景点。

地上?地下?傻傻分不清楚

地下不要做得太好,要不地面就浪费了。地T的功用应该是分流一部分地面功能,上下因地制宜,合理分工,协调发展,而不是与地面对立和争夺空间。

Q=《旅伴》

A=祝文君

祝文君,清华大学土木工程系地下工程研究所高级工程师,国家一级建筑师。曾担任北京、厦门、青岛等城市地下空间开发利用规划编制的联合负责人。

Q:关于“城市地下空间”,有没有一个确切的定义?

A:它泛指城市地表以下一定深度内的空间范畴,不仅包括地下建筑、地下道路、市政设施等,还涵盖了岩土体、地下水、地温能等多种地下资源。最初只有地下建筑、地下工程等工程词汇,随着城市地面空间逐渐紧缺和对地下建筑需求增多,人们将地下空间提升到城市发展资源的高度,提出了“城市地下空间”这一术语。

Q:城市大规模利用地下空间可以追溯到什么时候?

A:大规模的城市地下空间利用始于近代工业革命引发的城市化运动。1863年建成通车的伦敦地铁可视为城市地下空间利用的一个开端;巴黎庞大的下水道系统,也在拿破仑重建巴黎的19世纪50~70年代开始大规模兴建。“二战”结束后,城市地下空间开发利用进入了第一次大规模发展时期。

Q:城市利用地下空间能否分为几个发展阶段?

A:虽然地下空间开发在目前看起来十分热闹,但对长期而言,仍只是开始。从国外看,比较典型的有日本、法国和加拿大,其城市建筑和交通设施都在系统化向地下发展。

第一个发展阶段是从1863年建成世界第一条地铁到“二战”前期的初级阶段。东京在20世纪初效仿伦敦开始修建地铁,并且为了乘客方便,开始建地下通道,这也是地下街的雏形,地下通道最初的目标很明确,用于交通而不是商业,商业是随后才慢慢发展起来的。第二个阶段是以“二战”结束后西方国家城市大规模的修复建设为标志,到20世纪七八十年代为止的第一个高潮期。战后的西方国家经济起飞,城市化和现代化加速,城市问题涌现。20世纪五六十年代,开始大规模地铁修建、旧城改造复兴和新城建设,城市地下空间开发随之大规模兴起。加拿大的蒙特利尔、多伦多都是在这一时期开始规划修建城市地下空间。以蒙特利尔市为例,当时老城中人口密集、破旧衰落而且

1962 蒙特利尔玛丽城广场占地3公顷,广场中是一栋办公楼,地下则有4层,最下层为地铁车站,第2~3层为900车位的室内停车场和技术设备层,最上层是商业中心。玛丽城广场下部纵横的步行通道,将商业中心同其他零星商店群组成相互联系的地下网络。这个地下步行网络将玛丽城广场与附近的好运广场和维多利亚广场以及中央客运站等连成一个整体。

20 世纪70年代巴黎列・阿莱中心市场原是巴黎比较古老的市场地区,与周边教堂等历史建筑和花园一起占地6公顷,每天有80万游客以及成千上万的市民、参观者以及购物的人。上世纪70年代改建为地下城市综合体,现在,列・阿莱中心正在进行新一轮的改建,预计耗资1.2亿欧元,2012年完成。

1988 巴黎卢浮宫扩建工程于1984-1988年实施,由贝聿铭设计,总建筑面积7万多平方米。整个建筑是一座只在地面上露出玻璃金字塔形采光井的地下宫,它包括入口大厅、剧场、餐厅、商场、文物仓库、一般仓库和停车场等。拥挤,环境极度恶化,因此提出旧城改造复兴计划。当时贝聿铭所在的开发公司承接了市中心第一个重要改造项目――玛丽城广场,该项目创造性地把停车及交通基础设施放到地下层,地面留给绿化和行人,极大改善了中心区环境,成为带动地区复兴的催化剂。人们一致认可这种成功的空间发展模式,后续项目不断借鉴、模仿和复制,同时结合地铁修建,规划建设了与地铁和火车站连通的地下通道,并在地下串联起沿线建筑的地下室。蒙特利尔地下通道网络系统的总长度现在已达到32公里。同时代的日本也重新开始大规模兴建地铁,地下街也随之同时发展起来。

同一时期,发达国家城市开始利用地下空间建造公共建筑。在20世纪六七十年代,美国为了应对能源危机,把很多公共和居住建筑建于地下,取得冬暖夏凉,节约能源的效果。巴黎市中心的列-阿莱中心市场改造,将老建筑拆除,重建为几十万平方米的大型地下综合体,地面建成公园和绿地,周边保留少量老的历史建筑。大型地下空间的建设同样离

不开地铁,共有7条地铁线在列・阿莱中心地下汇集,高速公路、大型商场、游泳馆、电影院也引入地下。国际上最著名的现代地下建筑也在巴黎诞生――卢浮宫扩建工程。最初人们或以为贝氏会在卢浮宫地面拿出惊人之作,结果贝氏出人意料地拿出了一个最隐形的建筑方案,即把全部新建筑放到地下,以无形胜有形。

到20世纪七八十年代,国外城市地下空间发展达到了高峰,到后期已经略微停滞了,主要是因为城市化已近完成,现代化建设基本成型,城市人口停止增长。同时地下空间出现了日本地铁毒气等类似事故,人们开始反思和关注地下空间安全问题,放缓了开发的脚步。若干年后,城市地下空间利用进入了一个注重品质、质量和安全,维护城市可持续发展的新时期。在日本,结合轨道交通一体化设计建造的地下空间环境品质更高,空间组织比以前更好。而这一时期,以中国为代表的一批发展中国家经济开始腾飞,城市地下空间利用规模迅速增长;一批新兴发达地区和国家的城市地下空间开发也进入了高品质发展时期,例如新加坡、首尔和香港、台北等城市。可以认为这是城市地下空间利用第三阶段的开始。

到了2000年后,中国大陆城市进入大规模地下空间利用时期,尤其是2004年后,很多大城市和特大城市陆续开始编制地下空间开发的总体规划和详细规划,这并非时髦现象,而是城市向高级阶段发展客观规律的需求。建设高密度、空间紧凑和节约型城市,成为城市健康发展的共识,不利用地下空间,城市可持续发展的诸多问题便无法解决。虽然我们有的地方与国外相比做得还比较粗放,但中国城市地下空间规划的总规模已经超过了其他国家的总和。随着我们城市建设水平的继续提高,一定会呈现比国外更好的作品。

Q:我们看到不少建筑师为地下空间引进了广场、绿化、阳光等等,把它塑造成地面的模样,那么,人类走入地下是主动选择还是被逼无奈?

20 世纪70年代美国半地下覆土住宅

在土里开挖的一种普通使用的住宅结构,上世纪70年代的美国面临能源危机,引发半地下覆土住宅的开发兴趣,主要散布于加州地区。

2003 南京玄武湖隧道

西起模范马路,东至新庄立交二期,全长约2.66公里,隧道穿过玄武湖、古城墙和中央路。隧道总投资8.37亿元人民币,是南京市市政工程建设史上工程规模最大、项目投资最多的大型隧道工程,2000年开工,2003年通车。

2006 波士顿大开挖

1991年启动,2006年完工,号称美国历史上最大、最复杂和最具技术挑战的工程项目。该工程将波士顿一条长约13公里的高架路改为十车道的地下隧道,并通过查尔斯河大桥与机场贯通。算上利息,该工程总费用达到220亿美元。

2010 东京中央环状新宿线

日本首条地下高速路,从东京板桥区熊野町到目黑区青叶台,全长11公里,经过池袋、新宿和涩谷3个重要商业中心,中途设6个出入口,跨越11条地下铁路和2条暗河,投资总额达1万亿日元(约合90多亿美元)。

2010 上海外滩隧道

位于上海外难地下的城市快速路。南起中山南二路老太平弄,沿中山南二路、中山东二路、中山东一路、吴淞路至海宁路,全长3.3公里,其中在延安东路和长治路各有出入口,于2010年建成通车。

A:人类走入地下,既是生存压力下的被迫选择,更是一种适应城市规律的积极发展策略。从建筑史来看,勒・柯布西耶提出的阳光城市,就主动倡导汽车在地下行驶,地面是高层建筑和开阔的绿地,形成阳光灿烂、绿树繁茂、空气新鲜的供人活动的地面环境。贝聿铭的作品也不是被迫使用地下空间,而是主动创造,例如卢浮宫扩建工程,我认为他在地面也能做出好作品,但是贝氏偏偏选择了地下,所以看起来是被迫,但实际上是自然规律使然,谁顺应了规律,谁就获得丰厚回报。因此,如果要说被迫,也是被规律所迫。

Q:未来城市地下空间还会向哪些方向发展,人类会不会居住在地下?

A:在上世纪六七十年代的能源危机时期,美国就在一些山地城市建造了住人功能的半地下覆土建筑,以及很多地下公共建筑,今后用于人员活动的地下空间还会更多,但住人并不是理想的选择。最符合城市发展趋势和人性化的标志性成果不是普通地下建筑,而是交通、市政、能源等大型基础设施的地下化。比如美国波士顿大开挖工程,把城市中心区内包括机场路在内的两条高速路全部地下化,成为美国的世纪工程,从筹建到竣工用了十余年时间。东京西外环路,由于附近居民反对而改走地下,为此日本在2000年专门颁布了《大深度地下空间公共使用特别措施法》,规定在不同地段地下几十米深度以下的空间属于公用领地,而不必为该深度以下的公共工程建设向地面空间产权人支付土地使用费。在国内,我们兴建了南京玄武湖隧道、上海外滩隧道等同类新型大工程。不久前新闻有报道,北京也在筹划修建7条地下公路。

Q:现代城市大规模开发地下空间的动力是什么?

A:现代城市大规模开发地下空间的基本动力,来自城市问题缓解的客观需要。看起来我们是被迫多花钱,被迫没有阳光,可是人防、地铁、大量停车等需求在地面空间却无法实现,所以必须多花钱建在地下,因此经济发展是地下空间开发的一个基本前提。―方面空间集聚、环境恶化,另―方面人们需要更好的基础设施和环境,同时又有了钱,于是就具备了大规模开发地下空间的动力和条件。因此,地下空间利用是经济发展、空间扩张、环境恶化、治理更新、持续发展的一个闭合回路,是城市发展的必然结果。

Q:未来地下空间会在我们的城市生活中占据什么位置?

A:会成为我们日常生活的重要场所。国际上的很多城市在建成地下空间后发现,由于地下的建成环境甚至超过周边地上空间,吸引了大量人流走入地下并驻留。所以加拿大就有专家提出警告说,地下不宜做得过好,否则与地面传统空间形成竞争局面,反而不利于城市的保护和发展。因为地面受到街道、建筑的限制,而地下是室内环境,不受汽车和气候干扰,可以随心所欲的人工控制和装饰,其室内环境可以超过地面空间,导致人流不上来活动,这样做又造成地面空间浪费,很不划算。因此恰当的观点是,地下的功用应该是分流一部分地面功能,上下因地制宜,合理分工,协调发展,而不是与地面对立和争夺空间。

前方到站地下30米

中国大城市的立体架构是随着城市化现代化的发展而来的,而且是从上架桥开始,到目前向地下讨要空间的一种趋势。天津的于家堡就是这样的一个典型。

对地下世界神秘魅力有着深深眷恋的有这样两个人,一个是凡尔纳,他写出了《地心游记》,作为“科幻小说之父”,他说:“有许多洞穴,城市和社区在下降,那里是一个非常令人难以置信的美丽且与众不同的世界。”

对地下世界抱有疯狂想象的另一个是卡尔维诺,他在《看不见的城市》中这样记述到:“世上没有一个城市比得上欧莎匹亚那么倾向于享受无忧无虑的生活。为了缓冲由生至死的突变,它的居民建造了一个一

模一样的地下城,所有经过特别脱水处理的尸体,保留着一层黄色皮肤包住骸骨,都给带到地下城去继续进行生前的活动。”

演员、钟表匠、理发匠、挤奶工,卡尔维诺不仅描写了人们对地下骑士般的渴望,还安排好了人们可以在地下所作所为的条目。回到现实,中国大城市的立体架构是随着城市化现代化的发展而来的,而且是从上架桥开始,到目前向地下讨要空间的一种趋势。天津的于家堡就是这样的一个典型。

目前的于家堡在铁道第三勘察设计院集团有限公司副总工程师周铁征的叙述中还是“一块空地”,从地理位置上看,它位于天津市塘沽区海河北岸,东西南三面临海河,北到新港路,用地面积3,44平方公里。在在这片土地的规划中,它将成为滨海新区中心商务商业区的核心,主要具备金融创新基地、城市商务、高端商业、都市旅游、生活居住等功能。

在天津和滨海新区的主事者看来,这是一个将来可以媲美纽约曼哈顿和伦敦金丝雀码头的地界。在有关于家堡的推介中,经常出现的语句是“10年后,这里将建成120个市场会展、现代金融、传统金融、教育培训和商业商住项目,成为迄今为止全球规模最大的金融区”。

于家堡金融区在充分借鉴世界各金融中心经验的基础上,通过国际招标,遴选了一批国际国内知名企业进行统一的规划设计:由美国SOM公司进行城市设计和天际线设计:日本日建公司进行地下空间和管网设计;美国易道公司进行区域景观概念设计;香港MVA公司负责区域交通规划和慢行交通体系设计。此外,还聘请国际规划设计大师组成单体建筑方案设计团队,确保金融区的建筑设计经典现代,建筑风格协调统一。

铁三院的工程团队也为于家堡交通枢纽做好了全地下的设计构想:于家堡的这个综合交通枢纽是集城际铁路、城市轨道交通、公交、出租车和其他交通方式于一身的大型交通枢纽。而且是全国第一个全地下的交通枢纽工程。据周铁征介绍:“该交通枢纽包括京津城际铁路延长线于家堡车站工程和配套市政公用工程。于家堡综合交通枢纽是一个全地下站,深入地下30米,分为三层。地面上是一个美丽的壳体。地下一层是公共候车厅及售票大厅,地下二层是京津城际铁路于家堡车站站台与地铁B1、B2线站台,地下三层则为市域线Z1线的站台。社会停车场、出租车停车场、公交站则将分布在地下空间内。”

对地下设计项目,铁三院有着丰富的经验。从上世纪80年代北京地铁一号线到西单、天安门和王府井三个站的设计,到上世纪90年代深圳地铁,全国很多城市的地铁工程,都有铁三院的参与。周铁征认为:“城市效率和规模是按照一定比例来发展的,城市大的话不可能在平面上无限扩张,交通上则一定会考虑立体化的模式。”天桥、高架,这是早期向上的模式,而地铁则是有着巨大潜能的解决途径,它使得大城市空间利用率更高。这也是―种不可避免的趋势。城市因此也会产生一些变化,跟传统意义上的城市街道、建筑不同,道路可能会在不同层面发展。人们如何能够更高效地去利用空间以及适应空间,也是给城市规划人员留下的新课题。

周铁征告诉记者,利用地下空间是有优势的,虽然代价更高一些。但在城市有一定积累之后,眼光要放长远一点。最好能够在城市规划的最初形态时便提前利用地下空间。目前的于家堡就是这样的一块空地,把交通枢纽全部放入地下,地面上的绿化和商业会做得更容易和便利。在这里,于家堡开了一个好头,为我们今后都市的地下模式做出了示范。

目前,于家堡综合交通枢纽高铁站地连墙施工已完成近半,配套市政工程Z1、B1线部分基坑开始封底,B2线开始进行顶板施工。预计明年,综合交通枢纽工程将全部完工,届时京津城际高铁将开进于家堡,实现于家堡至北京45分钟通达。

“当我们从纽约前往开罗,我们创建了一个更多的时间和三维的转变(我不是针对既定的时区变化)……它确实影响了我们的看法和生活方式,甚至生物系统…下”凡尔纳也早早就为我们做出了关于地下生活的展望。

Q:于家堡站是我国第一座全地下换乘交通枢纽,铁三院之前设计过上海虹桥站枢纽,也只是一部分在地下,这次采用了全地下设计是出于什么考虑?

A:主要是出于环境、景观等方面的考虑。于家堡站的地理位置是在滨海新区核心区,也就是于家堡中心商务区的北端,如果我们将它建成地面或高架车站,铁路线路对城市的分割,以及运营对地面环境的影响,无论景观还是噪声等各方面,都是无法避免的。

Q:目前工程的进展如何?

A:于家堡枢纽站房工程已完成盖挖区地下连续墙、工程桩及钢管柱施工,现在正在开展负一层土方开挖,明挖区现正进行地下连续墙的施工。站房工程是2010年3月开工的,计划在2012年9月可以建成通车。

至于我们设计团队的工作,是从2008年8月开始于家堡交通枢纽的方案设计的,开始是配合规划确定城际铁路车站站位设置方案、配合规划部门完成轨道交通线网研究、确定地面站房穹顶方案,这几项工作在2009年1月底前完成。2009年5月完成站房的实施方案。2009年1 2月完成站房的初步设计,现在正在开展施工图设计的工作。

Q:你觉得地下工程会是以后城市规划和设计的一种趋势口马?以后不仅我们可以在地下乘火车、地铁、公交车,还能够有地下商场、餐厅、电影院等第

A:应该可以这么讲,目前国内已建成及在建的大型综合交通枢纽、地铁等有很多,考虑到城市景观、噪声等方面因素,地铁、出租车、社会车和大量交通建筑设置于地下,进而配套建设了大量的地下商业设施,而位于城市中心区的火车站也有部分开始建设在地面以下。铁路线路对穿越的城市地块会产生一定的分割作用,对于像于家堡这样的城市核心区,影响就会比较大了。地下规划的趋势应该谈不上,不过像这种位于城市核心区的车站设在地下还是有比较大的优势的,至少把对城市的影响降到了最低。

Q:京津城际铁路和三条地铁线全部在此交会,因此基坑开挖超大超深,仅地连墙就达61米深。这是不是地下工程具有普遍性的一项难点?

A:于家堡站交通枢纽由京津城际延伸线于家堡站及城市轨道交通Z1、B1及B2线交会而成,整个枢纽设计是地面一层、地下三层,其中城际铁路站房地面一层、地下二层。城际铁路站房地面层主要为地面站房,设计为入口大厅。地下一层为站厅层,设有候车厅、售票厅、进站厅、出站厅;地下二层为站台层,规模为3台6线。

枢纽配套市政部分地下一层为3条地铁线车站的站厅层及出租车停车场;地下二层为地铁B1、B2线车站站台层及社会车停车场;地下三层为地铁Z1线车站站台层。

这个地下工程的特点其实主要也就是它的设计难点,首先是它的穹顶钢结构。它的穹顶屋面是由36根正螺旋及36根反螺旋杆件编织而成的贝壳型单层网壳结构,其长轴、短轴分别为143米、80米,结构高度24米,造型很新颖、结构也复杂,是国内外罕见的,当然设计难度也很大。其二是地下火车站站台的设置标准方面,地下火车站具有兼具地铁车站及铁路客站的特点,目前国内没有建成实例,部分专业设计也没有规范可以依据,站台宽度、设置屏蔽门与否、环控通风方案等通过专题研究进行了确定。

另外,地下火车站人流组织、消防疏散也是一个重要方面。地下火车站人流组织、消防疏散等与地面火车站及地铁车站是有很大不同的,为了确保正常使用状态客流组织的方便、顺畅,还有火灾状态下的人流疏散,我们开展了消防性能化、动态客流模拟等专题研究工作。

于家堡火车站与周边配套市政的B1、B2、Z1线地铁车站以及出租车、社会车停车场等工程形成了基底面积超过13万平米的超大基坑,基坑最深处距离地面超过30米,另外,站位所处位置毗邻海河,地下水水位高,水量大,设计难度以及安全风险也是很大的。